一箭多星、固體燃料，長征十一號海射火箭和「東風31」如此相似

知識 06-10

2019年6月5日12時06分，位於黃海海域北緯34°53′58″、東經121°11′25″的發射平台上，隨著一聲巨響，一束耀眼的光劃破天際。一段時間後，長征十一號海射運載火箭將技術試驗衛星捕風一號A、B星及五顆商業衛星總共七顆衛星順利送入預定軌道，完成了「一箭七星」的高難度航天任務，試驗取得圓滿成功。這是我國首次在海上實施運載火箭發射技術試驗，不僅滿足了衛星不同傾角的發射需求，也促進了我國商業航天的發展。

運載火箭海上發射具有靈活性強、任務適應性好、發射經濟性等優點，可通過靈活選擇發射點和航落區，滿足各種軌道有效載荷發射需求，為「一帶一路」沿線國家提供更好的航天商業發射服務。為什麼選擇在海上進行發射，海上發射是如何發展起來的？海上發射存在哪些技術難題？這次的長征十一號火箭與東風31型導彈有關係嗎？

海上發射究竟有何優勢？

第一，海上發射能夠提高火箭的運載能力。如果選擇在海上平台進行發射，我們就可以選擇廣袤海域中的任何一點作為我們的發射地點，機動性和靈活性很強。

眾所周知，選在靠近赤道附近的低緯度區域進行發射擁有很大優勢。地球圍繞南北兩極的連線進行自轉，即地球每一點的角速度相同。在角速度相同的條件下，旋轉的半徑越大，速度越大。更大的速度意味著能夠給火箭提供更大的初始動能，進而節省火箭飛行所需的燃料並且能夠使火箭擁有更大的運載能力。

第二，海上發射有利於運載火箭執行特殊軌道發射任務。隨著我們對通信服務需求的日益增大，特殊傾角衛星也越來越受到重視。軌道傾角是指衛星的軌道面與地球赤道面的夾角。軌道傾角越小，衛星能夠掠過某地面區域上空的頻率就更大。而衛星成功入軌的過程與發射地點直接掛鉤，倘若發射地點有利，那麼衛星入軌所需要消耗的時間就更短。所以，成功實現海上發射將為選擇發射地點提供堅實的技術支撐和保障。

第三，海上發射將大幅提高火箭發射的安全性。對陸基發射火箭而言，落區安全是發射任務設計中的重要因素。我們要謹慎選擇發射地點，並對火箭殘骸的落點進行精確計算，防止發射過程中分離的部分落入人口稠密的地區，確保發射的安全。同時，還要考慮到倘若任務失敗，火箭爆炸造成的影響應盡量降到最低。而海上發射可以自由選擇區域，遠離人口稠密的地區，極大程度提高了發射的安全性。

海上發射發展史

在60年代中期，美國曾製造了聖·馬可（San?Marco）海上發射平台，但該平台僅能發射小型衛星，且該平台為固定平台，無法發揮海上發射的優勢。目前該平台底座沉在肯亞海岸附近的淺海海底。

1995年，美國波音公司、烏克蘭南方公司、俄羅斯能源科研生產公司和挪威克韋爾納公司組成一個海上發射公司，它們準備在地球赤道附近的海洋上建立一個與「聖馬可」相類似的海上發射平台，也是由兩部分組成，一部分用於發射，一部分用作控制中心。

不同之處是這個平台是安裝在一艘船上。這個發射平台設計有133米長，60米寬，42.5米高，重達3萬多噸。支撐平台的4根大圓柱，直徑就有10米以上。海上發射公司的「天頂號」運載火箭，其有效載荷運載能力為5000千克，可將載荷運送至地球同步軌道。至2008年9月，海上發射公司進行的29次發射中，有2次失敗，另外還有1次部分失敗。整體擁有較高的可靠性能。

時至今日，海上發射技術已日趨完善。許多國家的海上發射技術都已經有了極大的進展，並衍生出一系列新技術。例如，美國太空探索技術公司（SpaceX）已經研製成功的「海上回收平台」，即「自動航天港無人船」（Autonomous Spaceport Drone Ship，ASDS），是在甲板駁船的基礎上改進而來。它安裝了用於維持位置的動力系統，以及大型的著陸平台，能夠實現自動控制或遠程遙控，在海上作為獵鷹－9（Falcon-9）火箭一子級著陸的平台，是該公司火箭重複使用計劃的重要設施。

SpaceX公司共有3個海上回收平台，其中2個在用，另外一個（也是最早投入使用的平台）已不再執行發射任務。在用的2個海上平台代號分別為「請閱讀說明」（Just Read the Instructions）和「當然我依然愛你」（Of Course I Still Love You）。「請閱讀說明」平台停靠在美國西海岸附近，在太平洋上回收從范登堡空軍基地執行發射任務的獵鷹－9火箭一子級；「當然我依然愛你」平台停靠在美國東海岸附近，在大西洋上回收從卡納維拉爾角空軍基地發射的獵鷹－9火箭一子級。

「海上發射」除了發射地點不一樣，發射過程有啥區別？

第一，海上發射的發射窗口更難把握。航天任務的進行需要考慮諸多因素，例如海上發射環境中的溫度、濕度、風速等等。而海平面的氣候變化可以說是極度複雜，發射的時機轉瞬即逝。所以這對擔任指揮的部門而言是巨大的挑戰。

第二，發射平台要可靠。海上發射的巨大困難就在於發射平台的研製難度大。同時，海平面起伏不定，會對發射任務造成影響。所以有相當一部分發射採用多次推進的方法，長征十一號便是使用了這種方法來盡量減小平台搖晃帶來的影響。如下所示，我們能夠清楚地看到，發射指令下達後，火箭的底部先進行一次劇烈的爆炸，將整體高度抬升，之後再進行點火，進行任務的下一過程。

現場觀看獨家視頻：長征十一號海射火箭升空，

第三，燃料的問題。受發射窗口的影響，如何快速的填充發射燃料也是一個必須考慮的問題。火箭的燃料一般分為固體和液體兩種，使用液體燃料就勢必需要兩艘運輸船，一艘拉火箭，一艘拉燃料。相對來說，固體燃料要比液體燃料更適應海上發射。本次發射的長征十一號運載火箭就採用了固體燃料。

長征十一號運載火箭與東風31號有何密切聯繫？

其實從某種意義上說，「一箭多星」的設計其淵源很可能在於導彈的「分彈頭」設計。「一箭多星」是對分彈頭的一種民用延伸。